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摘要：随着城市经济、社会的快速发展，对于地铁系统的需求在不断增加。在地铁工程建设过程中，会涉及大量隧道工程，不可避免地需要使用爆破技术，其中水压爆破作为具有良好爆破效果的技术方式正在获得更多人的认可。水压爆破可以确保轮廓满足地铁隧道设计要求，爆破临空面平整、规则，其施工安全、速度快、成本低、污染小，能够保证高质量的开挖。论文阐述了水压爆破的主要原理及要求，分析了水压爆破技术在地铁隧道施工中应用的关键。
关键词：地铁工程；隧道施工；控制爆破；应用
引言
在隧道工程的施工过程中，隧道开挖过程往往会受到自然条件或人为因素的影响，直接影响到施工的进行。目前，在对隧道进行挖掘的过程中，控制爆破法是最为常用的一种方法，此方法的运用技术相对简单，并且使用效果较好，然而在此方法的应用过程中，往往会对施工质量造成一定的影响，因此，对控制爆破法的技术要求也比较高，既要根据岩土本身的物理性质来进行爆破技术的选用，又要对爆破工艺以及炸药的使用量做好控制。因此，必须熟练掌握控制爆破技术，保障隧道工程的质量。
1控制爆破技术概述
1.1水压爆破技术
水压爆破技术是以常规爆破为基础，对装药结构进行改革创新，相较于传统的爆破方式，只是在装药结构、孔口封堵环节有所区别。在现场爆破过程中，通过向炮眼中计算位置注入一定量的水，然后再使用炮泥回填堵塞住炮口，利用水的不可压缩性，将爆炸应力波进行无损传递，将炸药中蕴含的能量充分传递给炮眼周边的围岩，通过水与炮泥的复合堵塞作用来抑制爆炸膨胀气体的外泄，在爆炸瞬间延长爆炸压力作用时长，以便更好地发挥炸药爆炸性能，提升炸药能力的利用率。而且,注入的水借助爆破产生的高压气体形成水雾，能够大大降低空气冲击，减少爆破噪声、有害气体、烟尘等。采用水压爆破技术能够减弱对周边围岩的破坏，使岩层表面能够根据设计的轮廓线成型，保证表面平滑，减少相应的超挖、欠挖问题。水压爆破作用机理较为复杂。在水压爆破中，其装药结构是周边眼采用孔径不耦合装药法，利用水代替空气进行间隔装药，掏槽眼、辅助眼内采用孔底、靠孔口堵水、连续装药、孔口堵塞回填的方式进行处理，现场爆破会在周边孔洞同时进行爆破，冲击波通过水袋向四周径向传播，在相邻的炮眼冲击过程中相遇，产生相应的应力叠加效果，在整个系统中产生切向拉力，当岩体极限抗拉强度低于此拉力时岩体就会被破坏，在炮眼中线连接线上形成裂缝，然后爆炸气体会进一步扩展裂缝，最终形成较为平整的爆裂面。水压爆破效果要求炮眼利用率超过90%，半眼痕保存率超过80%，爆破后围岩面要保持圆顺平整无粉碎岩石和明显裂隙，不存在超挖、欠挖等情况。
1.2微振爆破技术
爆破会有爆破振动效应，会引起质点产生振动，微振爆破技术就是要做到控制爆破速度，使爆破振动的振速较小的一种爆破技术；由于在安静环境下地面爆破振动速度大于0.6cm/s，人会有显著或不适的感觉，地面爆破振动速度小于0.6cm/s且大于0.3cm/s，人会有感觉，但不会有不适，而微振爆破不会让人有不适的感觉，所以一般认为爆破振动波频率在10Hz时，振动速度小于0.6cm/s的爆破，可称之为微振爆破。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆微振爆破不只是对炸药的研究，更是对爆破技术的深入研究（掏槽、装药、爆破控制、毫秒微差爆破等技术），微振爆破技术通过对一系列复杂技术的研究来控制爆破过程中的振速。大量的科研观测和研究表明，爆破形成的地震波在岩石介质中传播规律可循的，所在爆破在地质勘探方面也是可以有所应用的。微振爆破在很多爆破施工中都会应用到，其工法特点主要表现为：（1）微振爆破的振动量低，其振速小，可以将爆破振动效应带来的爆破振动控制在国家规定的安全范围之内，使得施工场地周围所要保护的建筑物得到保护。（2）微振爆破的噪音小，不会使施工场地周围的城市居民受到打扰，更不会给居民带来不适感。（3）微振爆破可控制程度好，不会出现较大的超挖现象。（4）微振爆破开挖可以减少由于爆破给围岩带来的扰动，有很好的避免塌方、掉块的现象的优点。
1.3光面爆破技术
光面爆破技术主要是保证了在开挖的岩石中，表面更加光滑并且不受到明显的破坏。在应用光面爆破技术的过程中，首先要在开挖岩体的上面布置一部分小直径的炮眼，尽量使其密集分布于岩体表面，采取不耦合装药的形式，或者在部分孔眼中装药，而另一部分不对其进行炸药的填装，一同引起爆破，使得爆破表面平整光滑。光面爆破技术的主要优势就是可以对开挖岩体的稳定性做到有效的保障，从而降低施工成本。
2控制爆破技术在隧道工程施工中的主要应用
2.1爆破技术在隧道工程中的施工方案设计
在隧道的施工过程中，洞身主要是泥岩夹页岩、煤线，砂岩、泥岩、页岩，玄武岩，灰岩等4套地层，1条断层，其所处的地形环境十分复杂。经过整体的分析讨论，最后在施工过程中，首先对地表注浆的方式就滑坡进行加固处理，然后再进洞进行施工。在实际的隧道工程的施工过程中，往往隧道所处的实际地理环境相对复杂，在该隧道工程中，隧道进行开挖的实际断面达到了100m2，经过实际的对比与分析，应该利用上下台阶法进行隧道的开挖工作，对于上断面的开挖面积为44m2，下断面的开挖面积为56m2。
2.2合理确定装药量
在开凿隧道时，炸药的合理用量是保障隧道安全性和高质量的前提和准则。如果在钻眼内填充的炸药量过多，则会产生过大的冲击力，容易将爆破以外的周边岩石炸坏，甚至会产生掉块超挖等现象。如果填充的炸药量过少，则不足以满足爆破效果，使爆破面积过小，出现欠挖等情况，此时还得重新对周围岩层补炮。因此，要严格控制炸药密度，确保爆破质量。
2.3控制水压爆破用药量及结构
在周边眼中选择小直径炸药，根据相应的爆破设计控制药量，确保炸药沿炮眼全长有效分布；掏槽眼、辅助眼、内圈眼要注意采用大直径药卷，进行连续装药，以保证岩石破碎程度和整体抛掷效果，为周边眼爆破提供充足的临空面。另外，还要注意控制装药结构，地铁隧道起初爆破时要注意针对不同岩层、岩性进行爆破试验，以便确立相应的最佳装药结构，提升最终的水压爆破效果，一般情况下在掏槽眼、底眼、辅助炮眼底部只要安装1个水袋，眼口装3个水袋即可。周边眼可采用空气间隔装药在底眼和眼口各放1个水袋。对于周边眼来说，还要控制好其外插角，可使用长短两种型号钻杆进行钻孔，先使用短钻杆定位，再使用长钻杆加深，为确保地铁隧道开挖后能够符合相应的设计轮廓，周边眼一定不能偏离设计轮廓线，其间距误差要控制在5cm以内才能保证最佳的爆破效果，在现场打孔过程中，施钻人员和打眼位置要相对固定，避免经常调整，减少对周边眼外插角的不利影响，合理控制爆破效果。
结语
随着社会的高速发展，交通事业的快速进步，隧道工程的建设也随之增加。在隧道工程的施工建设过程中，控制爆破技术的应用对于工程质量的控制以及施工成本的控制起到了关键的作用，科学有效的控制爆破技术使得工程的质量得以提高，施工成本得以降低，为隧道工程施工的顺利进行提供了保障。因此，在爆破施工前期，为了更好的保证爆破施工方案的设计质量，则必须要充分考察实际的爆破环境，结合实际环境以及施工条件进行施工方案的设计，并且准确计算炸药的使用量、炮孔的布置数量及位置等，从而保证爆破施工的顺利进行，促进隧道工程质量以及速率的提高。
参考文献
[1]刘向.水压爆破技术在隧道施工中的应用及控制要点[J].交通世界,2018(23):142-144.
[2]刘志超,陈小锐,段建军.4880m特长隧道水楔破岩复合爆破施工技术研究及应用[J].价值工程,2018,37(7):147-149.
论文作者:包国成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/5/14
标签：隧道论文; 技术论文; 水压论文; 炸药论文; 炮眼论文; 过程中论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;